日前，受惠於原始設備製造商(OEM)、原始設計製造商(ODM)陸續公布年底即將推出的Smartbook產品藍圖，加上歐美電信業者已下單採購，促使Smartbook聲勢扶搖直上，帶動安謀國際(ARM)架構處理器晶片供應商，如高通(Qualcomm)、飛思卡爾(Freescale)、德州儀器(TI)、NVIDIA、威信科電等在台積電、聯電7月的投產量明顯增加，其中，台積電65、55奈米製程至年底前可望滿載。另外，今年易網機(Netbook)的銷售熱潮亦未消退，為滿足廣大用戶需求，易網機龍頭大廠華碩於7月再推出新增觸控面板和螢幕旋轉功能的新一代易網機T91。
由高通、飛思卡爾力拱的Smartbook，與英特爾(Intel)主導的易網機和行動聯網裝置(MID)間的處理器大戰正如火如荼開打之際，以上網功能為主要訴求的行動裝置的電源管理設計也醞釀改朝換代，並為電源晶片業者增添新的發展空間。其中，受到英特爾新一代凌動(Atom)處理器平台Pineview與Moorestown整合度提升的影響，Netbook與MID的電源管理架構已逐漸跳脫傳統x86電腦的電源設計，朝向更高整合度的電源管理晶片(PMIC)或智慧型電源管理單元(PMU)發展。
另一方面，Smartbook產品概念雖延伸自智慧型手機，卻也新增許多新的功能與規格，如通用序列匯流排(USB)埠數與螢幕尺寸的增加，因此除將延續對PMIC的需求外，亦開啟許多新的電源晶片應用空間。
搶攻行動上網裝置商機 低價電源管理方案競出籠
易網機、Smartbook與行動聯網裝置需求不減反增，也為電源晶片業者帶來新商機。然而，行動聯網裝置、Smartbook與易網機操作功率迥異，前兩者主要是使用電源管理晶片；後者則可以採用脈衝寬度調變(PWM)搭配金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)的整合方案，或更高整合度的電源管理單元兩大方向演進。
不過，無論是何種行動上網裝置，輕薄短小與低價格皆為主要訴求，因此隨著易網機、Smartbook和行動聯網裝置中央處理器(CPU)電源設計架構轉變，強調低成本的高整合度電源管理方案亦備受市場青睞，吸引眾多電源晶片業者爭相投入。
行動聯網裝置/Smartbook當紅 電源管理晶片方案獨領風騷
由英特爾主推的行動聯網裝置主要特徵為螢幕介於4～6吋、重量約400～800公克、採用Linux作業系統、能透過內建的3G、無線區域網路(WiFi)及全球微波存取互通介面(WiMAX)等通訊技術，讓使用者可透過網路使用電子郵件、網路電話、線上音樂、影音內容等服務。
繼英特爾第一代行動聯網裝置平台Menlow之後，該公司預計將於2010年推出第二代行動聯網裝置平台Moorestown，其最大特色在於採用45奈米製程、待機較Menlow節省五十倍的耗電、整合凌動處理器核心與繪圖功能、可支援各種I/O群組與無線傳輸解決方案，並將平台晶片組從三個整合為兩個，使行動聯網裝置尺寸更小。
根據市調機構Forward Concepts預測，行動聯網裝置出貨量將自2008年的三十萬五千台成長至2012年的四千萬台，達到120億美元的營收規模。
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| 圖1 意法半導體行銷部經理林志弘表示，市場對於易網機預估太高，CULV將可望出線。 |
瞄準行動上網裝置商機，意法半導體(ST)將透過本身擁有的脈衝寬度調變、金屬氧化物半導體場效電晶體技術，預計於年底推出整合脈衝寬度調變、金屬氧化物半導體場效電晶體的電源管理晶片方案。
意法半導體行銷部經理林志弘(圖1)表示，小體積、低成本的易網機、行動聯網裝置已成為大勢所趨，電源管理晶片方案也將因此成為今年電源晶片商力推的產品線，預計2010年上半年即可見到採用高整合度電源管理晶片方案的易網機與行動聯網裝置。
而今年在市場快速竄紅的Smartbook，早期採用的是高通的Snapdragon處理器，但其他晶片製造商正在致力於開發低功耗的安謀國際處理器核心架構的晶片。
Smartbook的尺寸為5～12吋、採用Linux作業系統，並延續典型的智慧型手機全天候的電池續航力、3G及全球衛星定位系統(GPS)、照相/錄影功能及數位電視等功能設計。
電源管理晶片方案因具備簡化設計、降低元件成本及縮小印刷電路板(PCB)使用空間的優點，且適用於低功率操作應用，因此成為行動聯網裝置、智慧型手機電源管理方案的新寵兒。
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| 圖2 英特矽爾台灣區總經理呂學亭認為，PMIC和PMU整合性高，偏向客製化設計，而非標準品。 |
不過，林志弘不諱言，由於高通已自行開發Smartbook的電源管理晶片方案，再加上英特爾市場主導性強，因此眾多電源晶片業者並不看好Smartbook電源市場的前景。
然而，英特矽爾(Intersil)2006年始開發電源管理晶片，以及過去在主機和充電電源累積的技術實力，現於Smartbook市場已傳出捷報，英特矽爾台灣區總經理呂學亭(圖2)透露，日前與高通合作開發Smartbook的電源管理晶片，最快將於第三季推出樣品。
考量易網機不同功能取向 電源管理整合方案不同調
2008年2月，英特爾定義易網機為一種廉價、體積小、便攜和功能精簡的小型筆記型電腦。易網機使用Linux作業系統和低電壓、低功耗的中央處理器，如凌動、威盛C7或超微半導體Geode，可實現聯網與簡單的文書處理功能。
根據市調機構IDC預測，易網機的產量在2007年少於五十萬台，但基於經濟增長可促使電腦市場擴張，預估至2012年易網機產量將可增長至九千萬台。由於易網機市場深具潛力，軟體大廠微軟(Microsoft)甚至在宣布停止向一般電腦銷售作業系統Windows XP後，仍表態繼續為易網機供應Windows XP。
但由於易網機強調可攜式、低價格特性，電源晶片商正醞釀推出更高整合度的電源管理單元。林志弘指出，有別於其他電源晶片業者仍依循分離式電源管理方案，著眼於小尺寸、低價格易網機已勢不可當，意法半導體計畫於2010年上半年發表易網機專用的電源管理單元。
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圖3 快捷半導體產品市場經理Tomas Moreno提到，易網機以快速進入消費性電子市場，為行動電腦技術前所未有的發展趨勢。 |
意法半導體開發的電源管理單元，主要可區分為主機和系統電源兩大塊，主機電源將整合脈衝寬度調變、金屬氧化物半導體場效電晶體及驅動晶片；系統電源將整合脈衝寬度調變與多通道。其中，主機電源整合金屬氧化物半導體場效電晶體將可省去封裝金屬氧化物半導體場效電晶體的費用，此外，整合成單一晶片能減少散熱板材料花費；系統電源整合多條通道可減少採用晶片的封裝、測試費用及電路板空間，因此該電源管理單元有助於縮減易網機成本與體積。
但也有廠商抱持不同的看法，快捷(Fairchild)產品市場經理Tomas Moreno(圖3)提到，Smartbook、易網機屬於筆記型電腦的衍生產品，功率需求與筆記型電腦相似，但相較於Smartbook和行動聯網裝置，以凌動處理器為基礎的易網機需要更高的運算功率，因此不適合以電源管理晶片或電源管理單元來實現功率管理，此外，為突顯易網機小尺寸和易用性設計優勢，不同於2008年大多數Smartbook、易網機電源採用離散式解決方案，今年電源晶片供應商正積極開發用於易網機的整合式電源解決方案，快捷亦計畫將投入包含有脈衝寬度調變搭配金屬氧化物半導體場效電晶體的整合式晶片解決方案。
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| 圖4 茂達電子行銷處技術行銷副理潘宏坤談到，現在的易網機電源方案與NB設計相同，但未來可能會有一些改變。 |
茂達電子行銷處技術行銷副理潘宏坤(圖4)也認為，現今易網機的電源管理方案仍與傳統筆記型電腦相同，採分離式電源管理為主，但日後為達成以較小主機板實現相同功能的電源設計，勢將透過高整合度電源管理單晶片方案實現。
同樣鎖定易網機市場的另一家電源晶片供應商安森美(On Semiconductor)的易網機高整合電源管理方案已搶先於今年問世。不過，安森美半導體台灣區總經理張道林(圖5)坦言，由於行動上網裝置主機電源消耗電力大，因此對於轉換效率要求嚴苛，若將金屬氧化物半導體場效電晶體整合進脈衝寬度調變和驅動晶片，則將引發導通內阻下降、切換速度提高的弊端，導致金屬氧化物半導體場效電晶體效率下降，但由於安森美本身具備生產金屬氧化物半導體場效電晶體能力，日後因應市場需求，可彈性提供整合與不整合金屬氧化物半導體場效電晶的電源管理方案。
掌握採購彈性/殺價籌碼 代工廠緊守離散式電源管理方案
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| 圖5 安森美台灣區總經理張道林指出，PWM、MOSFET及驅動晶片整合方案有其挑戰，若出現問題須概括承受。 |
儘管高整合度電源管理方案已為大勢所趨，但電源晶片商認為以英特爾處理器為基礎的易網機受限於操作功率大，加上原始設備製造商、原始設計製造商為掌握採購與議價的彈性空間，仍堅持選用傳統的脈衝寬度調變、金屬氧化物半導體場效電晶體離散式電源管理方案，遂成為高整合化電源管理方案發展的絆腳石。
呂學亭分析，不同於智慧型手機和行動聯網裝置電源管理方案會整合成單顆晶片，採用英特爾中央處理器的易網機、傳統筆記型電腦及消費性超低電壓(CULV)筆記型電腦受限於大功率需求，仍將採取分離式電源管理方案。
另一方面，林志弘指出，分離式電源管理元件皆採接腳對接腳(Pin-to-pin)的設計，因此代工廠不會產生對元件供應商抬高價錢的疑慮，甚至有更彈性的議價空間；相比之下，無論是電源管理晶片或電源管理單元方案均無法達成接腳對接腳，代工廠將擔心喪失殺價的有利條件。
除此之外，張道林談到，整合金屬氧化物半導體場效電晶體的電源管理方案，代工廠將缺少選擇其他更高效率的金屬氧化物半導體場效電晶體的機會，也讓代工廠有所顧忌。
潘宏坤提到，未來易網機若在非英特爾處理器架構，即採用安謀國際架構為基礎的處理器，則有機會實現電源管理單元設計，不過使用電源管理單元方案因元件選擇不具彈性，因此易出現缺貨上調度的顧慮。
即便如此，但小尺寸、低成本的易網機已勢在必行，因此電源晶片商仍傾向力推高整合度方案，惟保留分離式電源管理方案，以彈性供應市場所需。林志弘預測，未來可能的折衷方式為代工廠與晶片供應商簽署確保供貨量與價格穩定度的合約，為較可行的做法。
為取得行動上網裝置市場的一席之地，關鍵元件金屬氧化物半導體場效電晶體扮演相當重要的角色，因此也成為各家電源晶片業者戮力耕耘的技術重點。
行動上網裝置兵家必爭 MOSFET效能舉足輕重
意法半導體為少數擁有金屬氧化物半導體場效電晶體量產技術的晶片商，該公司預計推出的電源管理晶片和電源管理單元將金屬氧化物半導體場效電晶體整合為單一晶片後，金屬氧化物半導體場效電晶體、脈衝寬度調變轉換效率將向上提升，可藉此改善電源管理方案散熱的問題。
此外，意法半導體並透過晶片設計、降低汲極-源極導通電阻(Rdson)、強化低壓製程技術及提高脈衝寬度調變轉換效率，進一步降低因金屬氧化物半導體場效電晶體導致電源管理方案過熱的弊病。至於調高脈衝寬度調變轉換效率方面，意法半導體針對系統輕載時，進入脈衝省略模式(Pluse Skip Mode)毋須開關金屬氧化物半導體場效電晶體，以節省功率消耗。另外，透過晶片設計降低漏電流、關掉電源的功耗，以提高電池續航力。
同樣具備金屬氧化物半導體場效電晶體技術的電源晶片業者安森美，其金屬氧化物半導體場效電晶體已成為主要的獲利來源之一。該公司的成功之道在於封裝技術，張道林表示，金屬氧化物半導體場效電晶體的封裝為該技術的關鍵，目前僅有少數電源晶片商如安森美、德州儀器等可提供四方形扁平無接腳封裝(QFN)技術，安森美已可供應3毫米×3毫米封裝尺寸。
由於四方形扁平無接腳封裝兼具體積小、成本低、生產良率高、為高速和電源管理電路提供更佳的共面性及散熱能力等優點，此外，迥異於晶圓級晶片尺寸封裝(CSP)，雖可將封裝外形縮減成晶片大小，卻使得產品製造難度提高，因此現已取代成本較高的晶圓級晶片尺寸封裝。
另一家電源晶片供應商快捷亦相當看重金屬氧化物半導體場效電晶體微型化封裝，該公司透過已模塑無腳封裝(MLP)技術開發出3毫米×3毫米的P和N通道金屬氧化物半導體場效電晶體，並於封裝中結合高側(H-side)和低側(L-side)金屬氧化物半導體場效電晶體，可用於Smartbook、易網機的所有直流對直流(DC-DC)功率軌。此外，快捷擁有多元化2毫米×2毫米金屬氧化物半導體場效電晶體，以滿足不同設計需求。
此外，該公司透過專利技術PowerTrench能縮小Smartbook、易網機電腦的電源方案尺寸，並保持高系統效率，此外並發展出TinyBuck系列整合式電源模組，提供高功率密度、小占位面積、易於印刷電路板布局和更少元件數的方案。
系統電源技術門檻低 Netbook/MID陷殺價競爭
為規避系統電源市場的殺價競爭，不少國外電源晶片大廠將針對行動聯網裝置、易網機開發的電源管理晶片和電源管理單元主力鎖定於整合脈衝寬度調變、金屬氧化物半導體場效電晶體主機電源方案。
林志弘剖析，相較於主機電源方案，整合脈衝寬度調變、多通道的系統電源設計可達成多工效能，所以轉換效率高且不易產生熱，不過因設計難度較低，成為眾多台灣電源晶片商角逐的戰場，而在僧多粥少的情況下，最後流於削價競爭的惡性循環，成為紅海市場。
張道林表示，主機電源為系統的心臟，由於設計不易，將成為國外晶片商進軍的機會點。有鑑於此，Maxim、英特矽爾、安森美、意法半導體及德州儀器等專注於筆記型電腦主機電源的晶片供應商，將搶占絕大多數市占。
CULV後勢不容小覷 電源晶片業者虎視眈眈
儘管行動聯網裝置、Smartbook及易網機已成當紅炸子雞，但批評的聲浪也從不間斷，不少市場人士認為上述的各種名稱行動上網裝置的功能與外觀皆過於相似，以致於市場定位混淆，再者，英特爾推出凌動處理器後，雖然迅速引發購買熱潮，但也衝擊既有的筆記型電腦市占，且走低價格路線的凌動、Menlow及Moorestown更是大幅降低營收的利潤。為能扭轉此一態勢，英特爾於今年初推出CULV處理器，主要是針對13吋以上的輕薄型筆記型電腦應用，可達成上網、簡單文書、無線區域網路、藍牙及觸控螢幕等功能，與行動聯網裝置、Smartbook及易網機差別在於螢幕尺寸較大。日前，宏碁與華碩已分別推出業界CULV筆記型電腦TM8371與U20A，並於今年台北國際電腦展大出鋒頭，展會中的銷售業績甚至超越易網機。
電源晶片商對於CULV的發展動向也抱持相當大的關注，甚至已有電源晶片商押寶CULV的後勢潛力可期。張道林分析，未來易網機是否站穩市場主流仍受爭議，主因為螢幕尺寸小，若播放DVD影片不夠順暢，因此實現多媒體功能為最大挑戰，若要採用外掛元件補強則失去可攜式的優勢，相較之下，強調低功耗、輕薄的CULV顯得更有機會成行。
林志弘也透露，現階段CULV筆記型電腦處於萌芽期，但主機電源管理的利潤空間大，對此，意法半導體已針對英特爾CULV筆記型電腦主機電源、Calpella平台的繪圖處理器開發高整合度電源管理方案，並已供貨給宏碁的CULV筆記型電腦。至於英特矽爾，則傾向於提供分離式電源管理。
但無論整合式或分離式電源管理方案，CULV皆可望成為電源晶片下一階段的主戰場，預期將有更多的電源管理方案搶市。
